一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其包括设置于功放主机板中心位置处的两块APFC控制板，每个PFC芯片驱动部分接入一个主动钳位驱动器，并且于两个主动钳位驱动器之间接入一电压输出单元，该电压输出单元采用一个变压器输出一个电压或两个电压；还包括两组电源散热器、平板散热器，每个平板散热器与相邻的电源散热器相接触并且一同将高频变压器包围，使高频变压器同时通过平板散热器与电源散热器散热。本发明专利技术有利于实现APFC即主动式功率因素校正功能，利于降低电源输出储能电容的容量需求，将电容纹波成倍减少，提升了电容寿命，即提升了电源使用寿命与可靠性，有利于克服功放过载问题；同时，提升了散热能力。

【技术实现步骤摘要】
一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统
本专利技术涉及功放
，尤其涉及一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统。
技术介绍
功放系统作用在于将音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声，其主要将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放，由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。但无论是本领域技术人员、或是广泛的使用者均知晓，功放设备的优越性与其内部的功放电源系统性能密切相关。本专利技术技术方案主要针对现有的一系列基于1U高度机箱的功放电源系统构造进行优化，在实际应用与测试中会发现，目前的大部分功放电源系统的使用寿命与可靠性仍然存在着较大的隐患，包括相互关联的内、外两个需要解决的技术问题，其中的内在因素表现于功放过载问题，其中的外在因素表现于电源及变压器散热问题，之所以这两个因素相关联，是由于无论仅单独解决哪一个问题，即仅依靠稳定的散热性能而采用传统电路模块不会对工作过程产生增益作用，或仅设置相适宜的电路模块而不对散热系统进行相匹配的设计，都无法彻底提升电源系统应用过程中的可靠性。首先，本专利技术技术方案之研发人员所总结的功放过载因素，是通过与当前主流顶级功放原理进行对比分析得出的，可参考说明书附图3，即目前的主流顶级数字功放主电源方案设计案例，其采用APFC+LLC半桥式，虽然该方案成本低且效率高，但是有个致命缺陷，就是输出电压范围很小，例如，已经设计好输出±160V的电源，在不更换变压器的情况下，要实现±20％范围内调整极其困难，因为该方案的PFC单元一般输出400V到LLC半桥，LLC半桥一般是开环不稳压，要想不更换变压器实现变压器输出电压可调，只能调整PFC的稳压值，220V电网输入经过整流之后，电压为300V左右，所以PFC升压电压必须大于300V，也就是PFC的输出电压范围向下只能到310，只能向上调整，比如升压到600V，再高就不容易找功率管，并且给LLC半桥式变压器的设计带来很大的麻烦。正是出于这个原因，采用该方案的开关电源不适合需要电源输出电压在百分之几百范围内变化的需求。显然，以往采用信号压限的设计方案确实无法彻底解决功放输出功率过载的问题，仅仅是限制功放放大倍数而不对功放电源电压进行控制，随着功放负载阻抗的降低，CLASSD功放需要用更小的PWM占空比来输出更大的功率，这会导致功放的功率管峰值电流剧增，而功率管的热损耗是与流过功率管的峰值电流平方的积分成正比的，所以功放管会功耗剧增，导致功放接低阻抗时的效率大幅度降低，因此，就对功放提出了更严格的散热要求，同时降低了功放的使用寿命和可靠性。其次，既然需要对功放提出更严格的散热要求，则必须对以往电源部分的散热结构进行优化，包括电源散热器件、高频变压器相应的散热器件、以及功放散热器，特别是高频变压器散热结构的设计优劣直接影响到整体的功放电源系统散热的性能。当然，本专利技术技术方案之研发人员在分析出以上重要的因素之后，进行了有关功放电源系统相应方案的设计，在设计阶段中，通过将每一个功放电源系统所采取的中间方案进行多次性能测试，最终可得到如本专利技术趋于最佳优化布局的技术方案。综上分析，本专利技术正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用，对同一
内的功放电源系统的内部源模块与系统散热结构提出进一步设计，克服功放过载因素与散热因素，解决以往1U机箱功放电源系统的使用寿命以及可靠性较低的问题。因而，所提出的技术方案能够缓解、部分解决或能够完全解决现有技术存在的问题，同时，所提出的技术方案也是为了满足需要解决功放系统设计者与使用者的需求。
技术实现思路
为克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题，本专利技术提供一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，通过对功放电源系统的内部模块与系统散热结构提出进一步设计，克服功放过载因素与散热因素，解决以往1U机箱功放电源系统的使用寿命以及可靠性较低的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其设置于1U高度CLASSD功放机箱内部，该机箱内部水平设置功放主机板，该功放电源系统包括：设置于功放主机板中心位置处的两块APFC控制板，并且形成至少两个PFC芯片驱动部分，每个PFC芯片驱动部分接入一个主动钳位驱动器，并且于两个主动钳位驱动器之间接入一电压输出单元，该电压输出单元采用一个变压器输出一个电压或两个电压；两组电源散热器，分别设置于APFC控制板的左、右两侧，每一组电源散热器两端分别设置一风扇；平板散热器，其设置于电源散热器的外侧且其表面与电源散热器相接触，每个平板散热器与相邻的电源散热器一同将高频变压器包围，使高频变压器同时通过平板散热器与电源散热器散热；其中的高频变压器与平板散热器之间、以及平板散热器与电源散热器之间均设置高导热层，以便于充分将高频变压器热量传递到电源散热器。结合以上技术方案，在同一个构思的前提下，技术人员采用不同的技术手段还可形成不同的技术方案，所采用的技术手段包括：两个APFC控制板设置为独立两通道隔离交错式的APFC控制板，以便于进行主动式功率因素校正；其中的平板散热器采用铜或铝散热组件；还包括功放散热器，其设置于所述平板散热器的外侧。其中的功放电源系统采用主动钳位反激电源设计，以便于获得范围较广的电压调整范围。技术人员还可根据不同需求实施相应的技术手段，构建不同的技术方案，这些技术手段包括：其中，平板散热器外围设置分布若干功率管；其中，在具体布置时，平板散热器于APFC控制板两侧呈左右对称设置；其中，电源散热器内部可适当设置若干散热通道。其中，功放电源系统优选采用交错式APFC技术，以便于降低电源输出储能电容的容量需求，将电容纹波成倍减少。其中的高频变压器可利用双重散热方式。本专利技术采用主动式钳位反激电源设计方案，有利于实现APFC即主动式功率因素校正功能，利于降低电源输出储能电容的容量需求，将电容纹波成倍减少，提升了电容寿命，即提升了电源使用寿命与可靠性，有利于克服功放过载问题；同时，利用高频变压器、平板散热器以及电源散热器的结构设计与位置关系，提升了散热能力，确保了应用其的功放设备的使用性能。附图说明下面根据附图对本专利技术作进一步详细说明。图1是本专利技术所实施的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其功放电源模块设计方案示意图一；图2是本专利技术所实施的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其功放电源模块设计方案示意图二；图3是所列举的与本专利技术有关的目前普遍采用的功放电源系统，其功放电源模块示意图；图4是本专利技术所实施的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，可应用其的功放设备工作原理图一；图5是本专利技术所实施的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，可应用其的功放设备工作原理图二；图6是本专利技术所实施的利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其设置于1U高度CLASSD功放机箱内部，该机箱内部水平设置功放主机板，其特征在于，所述功放电源系统包括：/n设置于所述功放主机板中心位置处的两块APFC控制板，并且形成至少两个PFC芯片驱动部分，每个PFC芯片驱动部分接入一个主动钳位驱动器，并且于两个主动钳位驱动器之间接入一电压输出单元，所述电压输出单元采用一个变压器输出一个电压或两个电压；/n两组电源散热器，分别设置于所述APFC控制板的左、右两侧，每一组电源散热器两端分别设置一风扇；/n平板散热器，其设置于所述电源散热器的外侧且其表面与所述电源散热器相接触，每个平板散热器与相邻的电源散热器一同将所述高频变压器包围，使所述高频变压器同时通过所述平板散热器与所述电源散热器散热；/n所述高频变压器与所述平板散热器之间、以及所述平板散热器与所述电源散热器之间均设置高导热层，以便于充分将所述高频变压器热量传递到所述电源散热器。/n

【技术特征摘要】
1.一种利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其设置于1U高度CLASSD功放机箱内部，该机箱内部水平设置功放主机板，其特征在于，所述功放电源系统包括：
设置于所述功放主机板中心位置处的两块APFC控制板，并且形成至少两个PFC芯片驱动部分，每个PFC芯片驱动部分接入一个主动钳位驱动器，并且于两个主动钳位驱动器之间接入一电压输出单元，所述电压输出单元采用一个变压器输出一个电压或两个电压；
两组电源散热器，分别设置于所述APFC控制板的左、右两侧，每一组电源散热器两端分别设置一风扇；
平板散热器，其设置于所述电源散热器的外侧且其表面与所述电源散热器相接触，每个平板散热器与相邻的电源散热器一同将所述高频变压器包围，使所述高频变压器同时通过所述平板散热器与所述电源散热器散热；
所述高频变压器与所述平板散热器之间、以及所述平板散热器与所述电源散热器之间均设置高导热层，以便于充分将所述高频变压器热量传递到所述电源散热器。


2.根据权利要求1所述的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其特征在于：两个APFC控制板设置为独立两通道隔离交错式的APFC控制板，以便于进行主动式功率因素校正。


3.根据权利要求1所述的利于提升使用寿命与可靠性的功放电源系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟武清，
申请(专利权)人：钟武清，
类型：发明
国别省市：广东;44